《空氣動力學a2教學課件》關于前掠翼

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1、關于前掠翼，這種布局在氣動方面有一些優(yōu)勢：1失速從翼根開始，副翼的操縱效率可以保持到較大迎角狀態(tài).2機翼阻力較小，跨聲速阻力低。3前掠主翼非常適合與近耦鴨翼布局。前掠翼的氣流分離從翼根開始，鴨面非常適合緩解這種影響。關于前掠翼的問題：1氣動焦點前移量較大，對控制率有要求。2機翼要承受很大的彎扭力矩。3氣動彈性問題。這三個問題，前者取決于對該布局的研究程度，后兩者取決于材料技術的發(fā)展，用金屬材料實現(xiàn)前掠翼是不現(xiàn)實的，以鋁合金為列當前掠角由14.5度增加到27度和35度時，機翼重量將由255KG上升到716KG和1589KG。因為前掠

2、翼的翼尖位于機翼根部之前，在氣動載荷作用下，翼尖相對翼根產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)變形，使翼尖的局部迎角增大，迎角增大又引起氣動載荷的進一步增加。這種惡性循環(huán)的發(fā)展將使機翼結構破壞。此效應稱為氣動彈性發(fā)散。與后掠機翼的翼尖處于根弦之后的情況相反，前掠的翼尖向前伸位于根弦之前。與后掠翼相比，在相同條件下，前掠翼的優(yōu)點為：失速特性好;可保持好的副翼效率；機翼阻力較?。粰C翼彎矩小。前掠翼至今仍未得到應用的原因是氣動彈性發(fā)散問題。隨著前掠角的增大，前掠機翼的氣動彈性發(fā)散速度迅速下降。當機翼前掠角由0增加到28時，機翼的發(fā)散速度降低了90%。按常規(guī)用加強結

3、構增加剛度的辦法來解決氣動彈性問題，在重量上付出的代價是難以接受的。復合材料結構在飛機上的應用將為前掠翼的應用創(chuàng)造有利的條件。復合材料結構的面板鋪層厚度和纖維方向可以任意變化，因此能夠控制復合材料機翼的剛度和扭轉(zhuǎn)變形。同時復合材料重量輕，只要以很小的重量代價，就可以解決前掠機翼的氣動彈性發(fā)散問題。誰說沒有的，HFB320前掠翼噴氣式運輸機前掠翼的優(yōu)點是更符合超音速面積率，缺點是彈性氣動剪裁對機翼的破壞作用還有超音速下翼尖激波造成的阻力。從純氣動的角度來看，前掠翼比后掠翼有很多優(yōu)勢。最重要的一個就是后掠翼存在著翼尖失速的問題。但是，

4、正如樓上所說，前掠翼存在著氣動發(fā)散問題。所以，雖然氣動上有優(yōu)勢，但是為了不讓機翼因發(fā)散而破壞就需要對結構進行加強，由此帶來的結構增重使得氣動的優(yōu)勢得不償失。最近由于復合材料科學的迅猛發(fā)展，利用復合材料彎扭耦合彎拉耦合的特性，通過合理的設計，能夠解決氣動發(fā)散問題，使得前掠翼的工程應用變得普遍。如美國的折刀，俄羅斯的Su-47等。前掠翼飛機比固定翼飛機有更好的機動性和可操縱性，只是因為氣動發(fā)散導致翼尖變形失效，只要解決了材料問題，前掠翼飛機很有前途。…俺來發(fā)表一點看法…就飛機的外形構造來說。…在飛機設計吋飛機的各方面的穩(wěn)定性和機動性（

5、也可以說成可操作性）總是矛盾的。決定穩(wěn)定性多還是機動性多的最重要的考慮就是飛機的用途。在民用航空器設計時我們會偏重穩(wěn)定性（安全性）和經(jīng)濟性。在軍用航空器特別是戰(zhàn)斗機設計時我們會偏重機動性（用于空中格斗）?！奥右盹w機的穩(wěn)定性確實不如后掠翼飛機（有關飛機的穩(wěn)定性和決定穩(wěn)定性的因素在理論知識板塊有討論帖，歡迎訪問討論）。但他很有效的增加飛機的機動性和操縱效率。所以前掠翼飛機只見于戰(zhàn)斗機?！愃频膯栴}像canard（前置水平安定面或叫鴨式前翼）也是減少了穩(wěn)定性增加機動性。也因此才被戰(zhàn)斗機采用以增加機動性。我相信前掠翼還有其他優(yōu)點和缺點。

6、前掠翼結構是一種高度不穩(wěn)定空氣動力學外形，目前只有俄羅斯和美國進行過深入研究.與后掠翼相比，前掠翼主要有四大優(yōu)勢：結構優(yōu)勢。前掠翼結構可以保障機翼與機身之間更好地連接，并且合理地分配機翼和前起落翼所承受的壓力。這些優(yōu)勢用其它方法很難達到或者不可能達到，它大大提高了飛機在機動時、尤其是在低速機動時的氣動性能。此外，前掠翼的結構設計，還可使飛機的內(nèi)容積增大,為設置內(nèi)部武器艙創(chuàng)造了條件，同時也大大提高了飛機的隱身性能。機動優(yōu)勢。前掠翼技術可使飛機在亞咅速飛行吋具有非常好的氣動性能，從而大大提高其在仰角狀態(tài)下的機動性。若前掠翼布局與推力矢

7、量控制系統(tǒng)綜合使用，還可使其在空戰(zhàn)中更具優(yōu)勢，其近距空戰(zhàn)機動能力將成倍地提高。起降優(yōu)勢。與相同翼面積的后掠翼飛機相比，前掠翼飛機的升力更大，載重量增加30%,因而可縮小飛機機翼，降低飛機的迎面阻力和飛機結構重量；減少飛機配平阻力，加大飛機的亞音速航程；改善飛機低速操縱性能，縮短起飛著陸滑跑距離。據(jù)美國專家計算，F(xiàn)—16戰(zhàn)斗機若使用前掠翼結構，可提高轉(zhuǎn)變角速度14%,提高作戰(zhàn)半徑34%,并將起飛著陸距離縮短35%?？煽貎?yōu)勢。使用前掠翼結構可以提高飛機低速度飛行時的可控性，并能在所有飛行狀態(tài)下提高空氣動力效能，降低失速速度，保證飛機不

8、易進入螺旋，從而使飛機的安全對靠性大大捉髙。當然，前掠翼也并非十全十美。比如它技術復雜，對與之配套的相關技術要求比較高等。據(jù)報道，早在70年代末，美國航空業(yè)就曾按美國空軍的意愿研究制造了一種叫“X—29A”的試驗飛機，該機采用鴨式氣動布局，裝備了3